手機(jī)版|
二維碼|
電流通過導(dǎo)體時(shí)可以產(chǎn)生熱量，這種熱量叫做焦耳熱，與其他熱量一樣，單位為焦耳。當(dāng)電流所做的功全部產(chǎn)生熱量，即電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能[也叫熱能]，該電路為純電阻電路，這時(shí)有：
根據(jù)電功的公式，我們有【U指電壓，單位是伏特（V）】：
或者根據(jù)歐姆定律（歐姆定律本身只在純電阻電路中成立），我們有：
類似白熾燈，電爐絲，電熱水器這樣就屬于上述情況。
焦耳定律是定量說明傳導(dǎo)電流將電能轉(zhuǎn)換為熱能的定律。內(nèi)容是：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電的時(shí)間成正比。焦耳定律數(shù)學(xué)表達(dá)式：Q=I^2R*t（適用于所有電路）；對(duì)于純電阻電路可推導(dǎo)出：Q=W=Pt;Q=UIt;Q=(U^2/R)t
電流通過導(dǎo)體時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，這叫做電流的熱效應(yīng)，而電熱器是利用電流的熱效應(yīng)來加熱的設(shè)備，電爐、電烙鐵、電熨斗、電飯鍋、電烤爐等都是常見電熱器。電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體，發(fā)熱體是由電阻率大，熔點(diǎn)高的電阻絲繞在絕緣材料上制成。
焦耳定律規(guī)定：電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成正比，和通過導(dǎo)體的電流的平方成正比，和通電時(shí)間成正比。該定律是英國科學(xué)家焦耳于1841年發(fā)現(xiàn)的。焦耳定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，它可以對(duì)任何導(dǎo)體來適用，范圍很廣，所有的電路都能使用。遇到電流熱效應(yīng)的問題時(shí)，例如要計(jì)算電流通過某一電路時(shí)放出熱量；比較某段電路或?qū)w放出熱量的多少，即從電流熱效應(yīng)角度考慮對(duì)電路的要求時(shí)，都可以使用焦耳定律。
公式為： Q = I2Rt
其中Q指熱量，單位是焦耳（J），I指電流，單位是安培（A），R指電阻，單位是歐姆（Ω），t指時(shí)間，單位是秒（s），以上單位全部用的是國際單位制中的單位。
1、若感應(yīng)電流是非周期性變化的，由能量守恒定律求焦耳熱
電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，若感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流是由導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，但數(shù)值是非周期性變化，則感應(yīng)電流的焦耳熱就可由能的轉(zhuǎn)化與守恒定律或動(dòng)能定理求解。
2、若感應(yīng)電流是恒定的，一般利用焦耳定律求解
電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，若感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流是通過磁場(chǎng)變化或?qū)w切割運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，且數(shù)值穩(wěn)定，則感應(yīng)電流的焦耳熱就可直接由焦耳定律求解。
3、若感應(yīng)電流是周期性變化的。由Q=I Rt（其中I為電流的有效值）求焦耳熱
電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，若感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流是通過磁場(chǎng)變化或?qū)w切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，且數(shù)值是周期性變化，則感應(yīng)電流的焦耳熱就可由Q=I Rt（其中I為電流的有效值）求解。
高中物理電學(xué)知識(shí)中的“閉合電路的歐姆定律”引入了“電源內(nèi)阻”的概念，強(qiáng)調(diào)，一個(gè)電壓足夠大的電源上接一個(gè)電阻足夠小的負(fù)載時(shí)，因?yàn)殡娫磧?nèi)部本身內(nèi)阻的存在，電路中的電流大小不能無限制增大，而是存在一個(gè)極限。
電路在計(jì)算電流時(shí)，特別是計(jì)算電路總電阻時(shí)，需要在負(fù)載電阻的基礎(chǔ)上加上電源內(nèi)阻，這就導(dǎo)致一個(gè)內(nèi)阻很大的電源（比如一個(gè)快沒電的電池），它的開路電壓很大，但是即使給電源短路，短路線中的電流依舊很小。再來回答題主的問題。因?yàn)殡娫创嬖趦?nèi)阻，通過Q=U^2/R*t來計(jì)算熱量時(shí)，這里的R就不單單只是計(jì)算對(duì)象的R了，而應(yīng)該包含有U的內(nèi)阻。
使用電流來表征焦耳熱就不存在這個(gè)問題了，電路中的電流就是電源電壓和電路電阻兩個(gè)物理量同時(shí)作用的結(jié)果，不需要更多的中間運(yùn)算，表征更準(zhǔn)確！一節(jié)1.5V的普通電池兩端短路產(chǎn)生的熱量未必很大，但一個(gè)兩端電壓1.5V的充電完畢的超級(jí)電容短路則可以把短路線融化，就是這個(gè)道理！
電網(wǎng)焦耳熱融冰技術(shù)是指流短路融冰、直流融冰和并聯(lián)電容補(bǔ)償無功電流融冰的總稱。介紹了三種焦耳熱融冰方法的工作原理和應(yīng)用情況，通過分析和公式計(jì)算，對(duì)比了這三種焦耳熱融冰的主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)，包括融冰電源容量、線路融冰長(zhǎng)度、融冰壓降、融冰消耗有功和無功功率等參數(shù)。根據(jù)技術(shù)參數(shù)對(duì)其融冰適用范圍、系統(tǒng)影響、操作難易程度和經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行了分析。
輸配電線路覆冰事故在我國頻繁發(fā)生，線路覆冰己經(jīng)成為危及我國電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要因素。國內(nèi)外現(xiàn)有的融冰方法和融冰裝備，受電網(wǎng)架構(gòu)、工程造價(jià)和操作難度等因素影響和制約，難以大范圍使用，沒有在災(zāi)害發(fā)生時(shí)發(fā)揮全部功能和作用。綜合比較來看，對(duì)電力線融冰最有效的方法是焦耳熱融冰法，即通過增大流經(jīng)導(dǎo)線的電流使覆冰導(dǎo)線發(fā)熱，來實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線融冰的功能。目前焦耳熱融冰法應(yīng)用較多的是交流短路融冰法、直流融冰法和并聯(lián)電容補(bǔ)償無功電流融冰法。
交流短路融冰通過計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流，人為地將兩相或者三相導(dǎo)線短路，短路電流控制在導(dǎo)線允許的最大電流范圍之內(nèi)，達(dá)到線路融冰的目的。交流短路融冰法在國外己達(dá)到了實(shí)用化的階段:俄羅斯巴什基爾電網(wǎng)使用短路融冰技術(shù)融冰;加拿大Manitoba水電局1993年開始采用短路電流融冰。
